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Resource and Chemical Engineering

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Forschung

? Universit?t Augsburg

Im Zentrum der Abbildung steht das Leitmotiv unserer Forschung, die?Wechselwirkung zwischen Festk?rpern und Fluiden, v.a. zwischen Material und Umwelt. Dies umfasst sowohl die gezielte Aufl?sung von Bestandteilen von Verbundwerkstoffen (Solvolyse) und Extraktion von Wertstoffen (Hydrometallurgie) als auch die Untersuchung der unerwünschten Freisetzung von Schwermetallen in die Umwelt (Auslaugbarkeit) und die Korrosion. Dieses Leitmotiv ist eingebettet in einen anthropogenen Stoffkreislauf, der den gesamten Lebenszyklus eines Produkts darstellt. Für die Untersuchung von Materialien entlang des Lebenszyklus setzen wir Methoden aus unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen (Abfallwirtschaft, Mineralogie, Chemie, Verfahrenstechnik, Umwelttechnik, Materialwissenschaft) ein, die mit einzelnen Aggregaten, Analyseger?ten und Computerprogrammen durchgeführt werden. Das?Chemisch-recyclingtechnische Labor (Dr. Kunzmann) bildet das Herzstück des Lehrstuhls und die Schnittstelle zwischen den beiden?Professuren für Resource and Chemical Engineering (Prof. Vollprecht) bzw.?Chemie der Materialien und der Ressourcen (Prof. Weihrich,?eigene Website). Die Arbeitsgruppe?Materialreaktionen in umwelttechnischen Systemen?(Dr. Pentz) befasst sich mit Reaktionen zwischen Werkstoffen oder Abf?llen einerseits und Flüssigkeiten oder Gasen andererseits. Schwerpunkt der T?tigkeit von Prof. Vollprecht sind die?Mineralischen Nebenprodukte und Abf?lle, wobei hier Themen der Bindungsform, Mobilit?t und Ausschleusung von Schadstoffen im Fokus stehen.

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Mineralische Nebenprodukte und Abf?lle

Anorganisch-nichtmetallische Materialien?(Gesteine, Keramiken, Gl?ser, Bindemittel, Aschen, Schlacken, St?ube) stellen die gr??ten Stoffstr?me in anthropogenen Stoffkreisl?ufen dar. Gleichzeitig sind sie durch eine unterdurchschnittliche Recyclingrate gekennzeichnet, obwohl sie sowohl als Element- als auch als Eigenschaftsrohstoffe fungieren k?nnen. Die?Anwendung mineralogischer Methoden?(Phasenanalytik)?und Konzepte?(Phasenebene zwischen der Partikel- und Elementebene) erm?glicht jedoch eine nachhaltige Kreislaufführung dieser Materialien, da deren Recyclingf?higkeit von der mineralogischen Bindungsfrom von Wert- und Schadstoffen abh?ngt. Diese bestimmt sowohl die Trennbarkeit mit aufbereitungstechnischen Verfahren als auch die gewollte oder ungewollte Freisetzung von Wert- und Schagstoffen durch Wechselwirkung mit w?ssrigen L?sungen. Der Lehrstuhl für Resource and Chemical Engineering besch?ftigt sich daher mit der Charakterisierung anorganisch-nichtmetallischer Materialien entlang ihres Lebenszyklus, insbesondere zwischen dem "End-of-Life" und dem Wiedereinsatz als Rezyklat in Produktionsprozessen, und den in Recyclingprozessen auftretenden Reaktionen.
Prof. Dr. Daniel Vollprecht
Lehrstuhlinhaber
Resource and Chemical Engineering

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Im Bereich der Rohstoffmineralogie?besch?ftigen wir uns mit der Charakterisierung dieser Prim?r- und Sekund?rrohstoffe im Hinblick auf ihre Einsatzm?glichkeiten, wobei der Fokus auf Industriemineralen, Steinen und Erden sowie rezyklierten und industriellen Gesteinsk?rnungen und abfallbasierte Bindemittel liegt. Die Anwendung mineralogischer Verfahren auf Materialien am Ende ihres Lebenszyklus wird als Abfallmineralogie bezeichnet. Diese Bereiche erfordern umfangreiche chemisch-mineralogische Analytik, aber auch Computerprogramme zur Modellierung von Feststoff-Fluid-Wechselwirkungen.

CC BY-NC-ND

Chemisch-Recyclingtechnisches Labor

Das chemisch-recyclingtechnische Labor umfasst chemische und mineralogische Analytik wie RFA, ICP-OES und XRD ebenso wie verfahrenstechnische Aggregate zur Grob- und Feinzerkleinerung, Trennung von Materialien sowie zur thermischen und chemischen Behandlung.?

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Wenn Materialien als Abfall anfallen, liegen sie aber oftmals als Gemische (Verbunde & Schüttgüter) vor und müssen daher zun?chst voneinander getrennt werden, wofür der Bereich der mechanischen Verfahrenstechnik innerhalb des RCE aufgebaut werden soll. Bei den am RCE erforschten Materialien handelt es sich stets um Verbunde, wobei der Verbundcharakter durch einen technischen Prozess gezielt erzeugt (z.B. Faserverbundwerkstoffe) oder in industriellen Anlagen zwangsl?ufig ent-

Dr. Christina Kunzmann
Laborleiterin
Resource and Chemical Engineering

standen sein kann (z.B. MVA-Rostaschen). Zum mechanischen?Aufschluss dieser Verbunde?sollen Aggregate zur Grob- und Feinzerkleinerung spr?der und duktiler Materialien beschafft werden. Alternativ zu klassischen Verfahren soll die elektrodynamische Fragmentierung eingesetzt werden, da diese eine Auftrennung z.B. von MVA-Rostaschen entlang von Phasengrenzfl?chen erm?glicht und daher insbesondere für die am MRM im Fokus stehenden Verbundwerkstoffe geeignet ist. Die?Trennung der Materialien?umfasst Klassierung- und Sortierungsverfahren. Für die Klassierung von Materialien steht eine Siebmaschine zur Verfügung, die sowohl nass als auch trocken betrieben werden kann. Für die Sortierung stehen sowohl Aggregate zur trockenen (z.B. Windsichter) als auch nassen Sortierung (z.B. Flotation) zur Verfügung bzw. werden beschafft. Eine Einbettung des recyclingtechnischen Labors in das KI-Produktionsnetzwerk ist geplant.

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In der mechanischen Verfahrenstechnik werden Konzentrate einzelner Wertstoffe erzeugt, die mechanisch oftmals nicht mehr weiter behandelbar sind. Daher soll als zweiten Bereich am RCE die?chemische Verfahrenstechnik aufgebaut werden, um die mechanisch behandelten Materialien chemischen Reaktionen zu unterziehen und sie als Sekund?rrohstoffe in Produktionsprozesse zurückzuführen. Dabei werden einzelne Bestandteile entweder durch?L?seprozesse?in den flüssigen oder durch?thermochemische Prozesse?in den gasf?rmigen Zustand überführt, w?hrend andere im festen Zustand verbleiben. Thermochemische Prozesse umfassen jedoch auch die Konditionierung von Aschen und Schlacken mit dem Ziel der Minimierung der Auslaugbarkeit von Schwermetallen und der Maximierung der hydraulischen Aktivit?t, wobei gerade diese Kopplung thermochemischer und hydrochemischer Prozesse einen Schwerpunkt unserer Forschung darstellt. W?hrend thermochemischer Behandlungsschritte, wie z.B. der Abfallverbrennung oder dem Umschmelzen von Aschen und Schlacken, kommt es zur Bildung spezifischer Mineralphasen, die nachfolgend die Auslaugbarkeit von Schwermetallen beeinflussen. Hydrochemische Prozesse umfassen die Solvolyse, d.h. die gezielte L?sung von Materialbestandteilen, z.B. von organischen Bestandteilen von Verbundwerkstoffen, durch S?uren, Laugen, Komplexbildner oder ionische Flüssigkeiten. Zu den hydrochemischen Prozessen z?hlen auch Auslaugprozesse, welche die Recyclingf?higkeit mineralischer Nebenprodukte und Abf?lle einschr?nken.
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Materialreaktionen in umwelttechnischen Systemen

Die Arbeitsgruppe?Materialreaktionen in umwelttechnischen Systemen?befasst sich mit Reaktionen zwischen Werkstoffen oder Abf?llen einerseits und Flüssigkeiten oder Gasen andererseits. Dabei geht es z.B. um die Korrosion in Abfallverbrennungsanlagen oder um die Ver?nderung von Schleifk?rnern w?hrend des Recyclingsprozesses. Weitere Schwerpunkte wie z.B. die Erforschung der Freisetzungsmechanismen von Schadstoffen aus kontaminierten B?den sowie Baustoffen oder der Bodenw?sche im Bereich der Altlastenforschung?und der Einsatz der Flotation sowie selektiver Laugungsverfahren zur Rückgewinnung von 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】len aus feink?rnigen Abf?llen befinden sich im Aufbau.?

Dr. Sebastian Pentz
Materialreaktionen in umwelttechnischen Systemen
Resource and Chemical Engineering

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